I motori moderni hanno più di 10 cuscinetti lungo il loro albero principale, e l’emergere di progetti di motori che incorporano un cambio tra il ventilatore all’avanguardia del motore e i componenti del compressore dietro di esso ha introdotto la necessità di cuscinetti aggiuntivi fortemente caricati.
Le capacità dei cuscinetti utilizzati in un motore hanno un impatto significativo sulle sue prestazioni. Devono sostenere carichi elevati e alte velocità di rotazione e funzionare in modo affidabile per lungo tempo in un ambiente caldo e impegnativo. Inoltre, gli ingegneri devono prendere in considerazione lo spazio occupato dai cuscinetti quando definiscono l’architettura di un nuovo design del motore.
Nel frattempo, con ogni nuovo design, i cuscinetti subiscono carichi più elevati mentre i progettisti cercano di ottenere più efficienza energetica dallo spazio disponibile. Quell’evoluzione sta portando i design e i materiali dei cuscinetti esistenti vicino ai loro limiti fisici.
Un progetto recentemente concluso che coinvolge l’esperienza di tutto SKF ha portato allo sviluppo di un nuovo materiale che potrebbe sbloccare un cambiamento significativo delle prestazioni per i futuri cuscinetti del motore. Il progetto ARCTIC (Tecnologie avanzate dei cuscinetti per aumentare le capacità) è stato finanziato dalla Clean Sky 2 Joint Undertaking, nell’ambito del programma di ricerca e innovazione Horizon 2020 dell’Unione europea, con Rolls-Royce come principale sponsor del progetto.
“I cuscinetti ad alte prestazioni per motori aeronautici di oggi utilizzano un design ibrido”, afferma Alexandre Mondelin, ingegnere di sviluppo prodotto di SKF. “Hanno elementi rotanti in ceramica e anelli in acciaio”. In tali progetti, spiega, il limite delle prestazioni del cuscinetto è determinato dalla capacità dell’anello in acciaio di far fronte agli elevati stress da contatto delle più rigide sfere in ceramica.
Lo scopo dei progetti ARCTIC era quello di creare una nuova lega di acciaio combinata con elementi rotanti in ceramica in grado di gestire il 15 percento in più di stress da contatto e il 25 percento in più di velocità di rotazione rispetto agli acciai da cuscinetto aerospaziali convenzionali. Sviluppare un tale materiale da zero è stato un compito formidabile. Gli acciai utilizzati nei cuscinetti dei motori odierni sono stati sviluppati nella seconda metà del XX secolo. “È anche estremamente insolito sviluppare un nuovo acciaio con un’unica applicazione in mente”, afferma Jean-Baptiste Coudert, ingegnere di sviluppo tecnologico di SKF.
